S2C

Steel2Chemicals

Publieke samenvatting / Public summary

Aanleiding
De staalindustrie levert een grote bijdrage aan de wereldwijde CO2 emissies. Ondanks hun enorme efficiëntie dragen ook de staalfabrieken in de Benelux significant bij met respectievelijk 9 miljoen ton CO2/jaar in Gent en 12 miljoen ton/jaar in IJmuiden. Per ton geproduceerd staal wordt gemiddeld 1,7 ton CO2 uitgestoten. Ongeveer de helft van deze CO2 wordt direct gevormd in de hoogovens. De andere helft is het gevolg van de verbranding van koolmonoxide (CO) die ook in de hoogovens vrijkomt en niet als zodanig kan worden geëmitteerd. Deze koolmonoxide wordt momenteel gebruikt in de elektriciteitsproductie en levert stroom met een twee maal hogere CO2 footprint dan stroom uit een kolencentrale. De staalindustrie is dan ook gebaat bij een outlet voor CO die voorkomt dat CO2 wordt gevormd. Omzetting van deze CO in hoogwaardige chemicaliën biedt daarom een duurzame oplossing die ook nog eens circulair van aard is. Immers, de koolstof wordt na gebruik in de hoogoven hergebruikt in hoogwaardige producten (o.a. plastics) die na gebruik ook weer terug kunnen worden gevoerd als koolstofbron in het staalproductieproces.

Doelstelling
Het doel van het project is om een nieuw proces te ontwikkelen voor het alternatief gebruik van CO uit restgassen uit de staalproductie waarbij de koolstof wordt vastgelegd in een chemisch product en niet in CO2. De chemische omzetting van CO uit de hoogovens biedt een aantal grote technologische uitdagingen. In de eerste plaats is het gas rijk aan CO2 en N2, hetgeen invloed heeft op de omzetting van CO en de scheiding van producten. Daarnaast bevat het staalgas diverse onzuiverheden die invloed hebben op de katalysatoren die de CO moeten omzetten. Een derde uitdaging beslaat de continuïteit van de hoogovenoperatie die invloed heeft op de robuustheid van het CO conversieproces. Deze aspecten zijn nog onvoldoende bestudeerd om de opschaling van de CO conversie technologie op grote schaal in de praktijk toe te passen. Het doel van dit R&D project is dan ook om een proof-of-concept te leveren voor de toepassing van een nieuwe door DOW ontwikkelde katalysator voor de omzetting van CO naar hoogwaardige nafta.

Korte omschrijving
Het consortium zal gezamenlijk gaan werken aan het ontwerp en de bouw van een proeffabriek die geschikt is om de omzetting van staalgas naar hoogwaardige chemische producten te bestuderen. In eerste instantie zal het project zich richten op de omzetting naar synthetische nafta die als vervangende (circulaire) grondstof voor de chemische industrie kan worden ingezet. De kwaliteit van de nafta zal worden gevalideerd aan de U Gent om de geschiktheid voor inzet in industriële kraakprocessen vast te stellen. De mobiele proeffabriek zal op twee verschillende locaties worden ingezet, hetgeen van belang is om de reproduceerbaarheid in verschillende omgevingen aan te tonen. Op basis van de uitkomsten van de systeemanalyse kunnen ook andere CO omzettingsreacties worden bestudeerd in de eindfase van het project of na het project. Binnen de systeemanalyse zullen de partijen zich ook richten op de inzet van duurzame waterstof (de tweede belangrijke component in synthesegas) en de aspecten met betrekking tot de geïntegreerde afvang van CO2 en N2 die beiden ook van groot belang zijn voor de Nederlandse energietransitie.

Resultaat
Het project is met name gericht op het aantonen van de technische haalbaarheid van het concept d.m.v. industrieel onderzoek in een pilot installatie. Hierbij is het vooral van belang te begrijpen hoe stabiel de katalysator kan draaien op staalgas en welke aspecten hierop invloed hebben. De pilot installatie zal relevante data opleveren die nodig zijn om de verdere opschaling naar een demonstratiefabriek mogelijk te maken. Wanneer stabiele operatie bereikt is zal een groot volume aan producten geproduceerd worden voor validatieproeven in de piloot kraker aan de U Gent. Op deze manier worden essentiële risico's voor succes van deze chemische route onderzocht en in kaart gebracht, wat van groot belang is voor het vervolgtraject naar grootschalige implementatie. Het eindresultaat van dit onderzoek is een gedetailleerd inzicht in de technische en economische haalbaarheid van de vervolgstap(pen). Dit zou de deelnemende partijen in staat moeten stellen om een gefundeerde beslissing te nemen over een mogelijk vervolg in een demonstratiefase.